碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能研究

通过锈蚀混凝土梁采用碳纤维增强材料(简称CFRP)加固前后的抗弯承载力试验,分析了二次受力、锈蚀两因素对钢筋混凝土梁承载力、刚度等方面的影响。研究结果表明,CFRP加固锈蚀钢筋混凝土梁,其承载力、刚度都有不同程度的提高,二次受力引起的CFRP布滞后应变将影响其高强抗拉强度的发挥,锈蚀钢筋混凝土梁材料力学性能的改变降低了CFRP布加固梁的抗弯承载能力。基于锈蚀钢筋混凝土梁材料力学特性,建立了CFRP布加固锈蚀混凝土梁受弯全过程的数值模拟技术,计算结果与试验结果符合较好,为今后锈蚀钢筋混凝土梁加固设计计算提供参考。     

受火后CFRP布加固钢筋混凝土梁受剪性能试验研究

通过2根未受火钢筋混凝土梁、2根受火后钢筋混凝土梁和4根受火后CFRP布加固钢筋混凝土梁的静载试验,研究了剪跨比、CFRP布加固量和楼板翼缘对受火后钢筋混凝土梁受剪加固效果的影响。采用自编有限元程序分析受火损伤的混凝土梁截面通过等截面修复后截面混凝土抗拉强度的平均折减系数,提出受火后CFRP布加固钢筋混凝土梁受剪承载力的实用计算方法。研究结果表明:加固梁破坏时,外包的CFRP布发生拉断破坏,"U形包裹加压条"的CFRP布发生剥离破坏;受火后外包CFRP布加固混凝土矩形梁的受剪承载力相比未受火钢筋混凝土梁提高了5.3%~16.6%;受火后"U形包裹加压条"方式加固混凝土T形梁的受剪承载力相比对应未受火矩形梁提高了34.0%。提出的受火后CFRP布加固钢筋混凝土梁受剪承载力的计算式具备一定的安全保证率,可用于该类构件受火后的受剪加固计算。     

碳纤维加固对梁抗弯刚度的影响

对CFRP粘贴加固矩形截面钢筋混凝土梁抗弯刚度,采用理论分析的方法,研究CFRP粘贴加固矩形截面钢筋混凝土梁抗弯刚度问题。首先计算普通钢筋混凝土梁抗弯刚度在一定荷载作用下的挠度,然后根据CFRP加固钢筋混凝土梁的抗弯刚度,计算加固后的混凝土梁在相同荷载作用下的变形。通过加固前后梁的变形差异得出碳纤维加固对梁的抗弯刚度的影响。     

CFRP加固混凝土受弯构件的抗弯性能试验研究

本文采用有限元方法对CFRP加固一次和二次受力钢筋混凝土梁的抗弯性能进行了分析,探讨了CFRP加固钢筋混凝土梁在短期荷栽作用下裂缝的发展规律以及裂缝发展的影响因素,并与试验结果进行了比较。结果表明,有限元分析数据模型与CFRP加固钢筋混凝土梁的抗弯性能非常比较接近,CFRP加固钢筋混凝土梁大幅度提高了其抗疲劳性能,所以,碳纤维布加固钢筋混凝土梁将要广泛的应用到实际的工程领域。     

碳纤维加固材料加固受损混凝土梁受弯性能试验及设计方法研究

基于碳纤维加固材料(CFRP)布加固疲劳损伤后的钢筋混凝土梁和预应力混凝土梁进行的竖向荷载作用下试验,研究了CFRP布加固疲劳损伤后的混凝土梁受弯性能和抗弯承载力。试验结果表明:预应力钢筋明显减小加固梁的跨中挠度及CFRP布应变值;混凝土梁的疲劳损伤降低了CFRP布加固钢筋混凝土梁的极限抗弯承载力,且混凝土梁加固前损伤程度越大,加固后极限抗弯承载力降低的幅度亦越大;采用GB50367—2013《混凝土结构加固设计规范》和GB 50608—2010《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》中提出的抗弯承载力计算式(均未考虑梁加固前损伤程度),所得计算值均高于试验结果,表明加固前梁产生的疲劳损伤对加固后抗弯承载力的影响不可忽略。     

碳纤维布加固钢筋混凝土短梁受弯试验及承载力计算

通过11根不同跨高比碳纤维（carbon fiber reinforced polymer, CFRP）布加固钢筋混凝土梁的受弯试验,研究了跨高比、纵筋配筋率和CFRP布层数对钢筋混凝土梁极限荷载的影响。结果表明：CFRP布加固钢筋混凝土梁的受弯破坏主要有CFRP布拉断和受压区混凝土压碎两种模式;随跨高比的减小,CFRP布加固钢筋混凝土梁极限荷载显著增加;随纵筋配筋率和CFRP布层数的增加,CFRP布加固钢筋混凝土梁极限荷载显著提高。结合文中和已有文献的试验结果,提出了反映跨高比影响的CFRP布加固钢筋混凝土短梁受弯承载力计算方法,该方法既可用于CFRP布加固的钢筋混凝土短梁也可用于浅梁的受弯承载力计算。     

预应力CFRP加固高强混凝土梁试验

通过四点弯曲试验进行了预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）加固钢筋混凝土梁与无筋混凝土梁受力过程、破坏形态、延性以及梁底CFRP应变的对比性研究,并对0,0.15f_cfk,0.30f_cfk（f_cfk为抗拉强度标准值）3种预应力等级下的加固梁受弯性能进行了研究。结果表明:试验梁破坏形态均为接近中部弯剪裂缝引起的界面破坏;当CFRP预应力由0提高至0.15f_cfk,0.30f_cfk时,混凝土加固梁与钢筋混凝土加固梁提升基本一致,无筋混凝土梁极限荷载分别提高了8%和28%,钢筋混凝土梁极限荷载分别提高了10%和25%;随着CFRP预应力等级提高,加固梁底部的剥离破坏逐渐由树脂胶层的破坏转变成胶层与混凝土界面的破坏,预应力CFRP加固钢筋混凝土梁比无筋混凝土梁裂缝数量明显增多,裂缝开展速度缓慢,裂缝均分布于加固梁两侧,无筋混凝土加固梁裂缝主要分布于一侧,且钢筋混凝土加固梁延性有明显提高;与CFRP预应力由0提升至0.15f_cfk相比,CFRP预应力等级由0.15f_cfk提升至0.30f_cfk时梁底CFRP跨中应变提升幅度较大,CFRP利用率有了明显提升。     

纤维增强塑料板条嵌贴加固钢筋混凝土梁受力性能研究

纤维增强塑料板条加固混凝土梁已被广泛应用于工程结构加固领域,对已损伤混凝土构件的加固具有重要实际意义。通过对5根钢筋混凝土梁嵌贴CFRP板条加固的承载性能试验,分析了CFRP板条用量、损伤程度和加固方式等因素对加固后钢筋混凝土梁的承载力、跨中挠度、破坏形态等方面的影响。试验结果表明,嵌贴CFRP板条加固能有效阻止混凝土梁裂缝的产生和发展。已损钢筋混凝土梁的极限承载力和刚度均比原试件有不同程度的提高;在相同荷载作用下,加固梁的挠度比对比梁要小,试件屈服荷载有所增大,屈服点变得不明显;加固梁的荷载-位移曲线与未加固梁类似,但CFRP板条的作用使梁的屈服荷载有很大的提高;当加固量相同时,随着损伤程度的增加,加固梁承载力略有下降。     

预应力碳纤维加固钢筋混凝土梁的二次受力性能研究

预应力CFRP加固技术是近年来得到重视的新型加固方法,但目前国内外关于预应力碳纤维CFRP加固混凝土受弯构件的二次受力性能方面的研究较少.通过2根长7.2m的大型钢筋混凝土梁试件预应力CFRP二次受力加固的试验研究,考察预先加载至钢筋屈服后再采用预应力CFRP加固的钢筋混凝土梁的力学性能,比较非预应力CFRP加固构件的...     

内嵌碳纤维筋加固钢筋混凝土梁可靠性研究

基于内嵌碳纤维(简称CFRP)筋抗弯加固混凝土梁的试验研究,开展变加固量内嵌CFRP筋加固梁可靠指标计算分析,探讨内嵌CFRP筋加固钢筋混凝土梁的可靠度水平随加固量的变化情况。结果表明:内嵌CFRP筋加固梁能够充分利用CFRP的高强特点,明显提高被加固梁的可靠性,其可靠指标提高幅度最大为79.52%。综合各方面因素分析可知,内嵌2根CFRP筋的加固效果最好。     

CFRP筋嵌入式加固受弯构件有限元分析

利用有限元软件Abaqus建立CFRP筋嵌入加固受弯混凝土梁模型,对加固后钢筋混凝土梁的受弯性能进行有限元分析。分析了CFRP筋不同嵌贴长度对加固梁抗弯性能的影响。探讨了加固梁的承载力、挠度、CFRP筋和钢筋的应力、应变等力学特性。结果显示,用CFRP筋嵌入法加固混凝土梁能够较好的提高混凝土梁的极限承载力,有效的提高了梁的刚度,减小了梁的变形。     

厚型防火涂料保护下CFRP梁耐火设计

文中以当前国内外研究成果为基础,用ANSYS对加固构件进行了高温下的传热分析和力学分析,在计算机上再现了防火试验的全过程。研究了荷载比、CFRP加固量、防火材料厚度以及混凝土保护层厚度等因素对采用厚型防火涂料的CFRP加固梁耐火极限的影响规律,并得到了不同工况下的CFRP加固钢筋混凝土梁的耐火极限,为CFRP加固混凝土梁的防火设计提供了依据。     

CFRP加固钢筋混凝土梁耐火性能试验研究

采用厚型防火涂料和硅酸钙防火板对3根CFRP加固钢筋混凝土梁进行了不同方法的防火保护,在ISO834标准升温条件下进行耐火性能对比试验。分析了不同防火方法及端部锚固性能对高温下CFRP加固梁的温度场变化规律、跨中挠度、破坏形态及耐火极限的影响。试验研究表明:采用50mm厚防火涂料和40mm硅酸钙防火板对加固梁进行三面U型防火保护,耐火极限均可达到2.0h;提高CFRP的端部锚固性能可有效地改善加固梁的耐火性能;防火涂层中增设钢丝网片约束防火涂料、防止开裂和脱落效果明显。试验结果分析表明:CFRP加固混凝土梁防火保护的重点并非是CFRP材料本身,而是钢筋混凝土梁;可以通过延缓钢筋与混凝土材料的温度增长来推迟加固梁达到极限状态的时间,从而获得较好的耐火性能。     

内嵌CFRP板条加固钢筋混凝土梁的抗火性能试验研究

采用外贴碳纤维增强复合材料(CFRP)加固的钢筋混凝土结构,由于CFRP的高温力学性能较差,使得加固后的钢筋混凝土结构存在耐火性能不足的问题。相比而言,将CFRP板条嵌入被加固构件的混凝土保护层之中的嵌入式加固方法,由于外覆混凝土层的保护,CFRP板条的黏结材料可以免受外部恶劣环境、碰撞和火灾的影响,使得加固钢筋混凝土结构在理论上具有更好的抗火性能。为了深入了解内嵌CFRP板条的加固梁在高温下的力学性能,进行了9根内嵌CFRP板条加固梁和2根外贴CFRP布加固及1根未加固的对比梁的高温性能试验,通过ISO 834标准升温试验,研究了4个主要因素,即加固方法(嵌入式/外贴式)、防火保温模式(楔入/单面/三面)、防火材料(超薄型防火涂料/厚型防火涂料)和黏结剂的种类(环氧树脂/氯氧镁水泥)对梁的高温性能的影响。试验结果表明,采用适当的防火保护并选择有效的黏结材料,内嵌CFRP加固钢筋混凝土梁可以达到规范要求的耐火极限。     

内嵌CFRP加固钢筋混凝土梁的抗火性能试验研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)被广泛地应用于钢筋混凝土结构加固。由于碳纤维增强复合材料的高温力学性能较差,外贴CFRP加固体系存在耐火性能不足的缺点。由于锚固性能、黏结性能和延性等方面的优势,嵌入CFRP法(NSM)被越来越广泛地应用于钢筋混凝土梁的加固工程。由于外覆混凝土层和黏结材料的保护,CFRP免于暴露在外部恶劣环境之中,从而具备抵抗火灾的可能。为了了解NSM加固梁在高温下的力学性能,笔者进行了11根碳纤维加固梁和1个对比梁的ISO834标准火灾试验。研究了4个主要因素,即加固方法(嵌入式/外贴技术)、胶黏剂的种类(环氧树脂/氯氧镁水泥)、防火材料(超薄膨胀型涂料/厚型涂层)和防火保温模式(楔入/单面/三面)对梁的高温力学性能的影响。试验结果表明,采用适当的防火保护并选择有效的黏结材料,内嵌CFRP加固钢筋混凝土梁可以达到普通钢筋混凝土梁的耐火水平。该研究为嵌入CFRP加固钢筋混凝土梁的耐火性能设计提供了依据和参考。     

硅酸钙防火板保护下的CFRP加固混凝土梁耐火设计

随着CFRP在混凝土结构加固中的广泛应用,其防火问题引起关注。但是目前关于高温下CFRP加固构件的防火性能研究成果相对较少。以当前国内外相关研究成果为基础,用有限元程序对加固构件进行高温下的传热分析和力学分析,运用有限元程序在计算机上再现了防火试验的全过程。研究荷载比、CFRP加固量、防火材料厚度以及混凝土保护层厚度等因素对采用硅酸钙防火板保护的CFRP加固梁耐火极限的影响规律,并得到了不同工况下的CFRP加固钢筋混凝土梁的耐火极限,为CFRP加固混凝土梁的防火设计提供了依据。     

预应力碳纤维布加固损伤混凝土梁非线性有限元分析

采用ANSYS有限元分析软件,对不卸载时预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受力变形性能进行了计算分析。计算中采用升温法来施加预应力,利用单位的生与死来实现不卸载时的加固。通过与试验结果进行对比可知,数值计算结果与试验分析结果吻合较好。在此基础上,对不同初始损伤量及CFRP加固量进行了扩展计算可知,初始损伤梁对混凝土梁承载能力几乎无影响,通过增加CFRP加固层数能有效提高混凝土梁的承载能力。     

疲劳荷载下CFRP布加固损伤钢筋混凝土梁粘结性能试验分析

在加固工程中,CFRP布-混凝土界面的有效粘结是决定加固效果的关键因素。针对四根已产生疲劳损伤的足尺钢筋混凝土梁进行CFRP布加固,考虑原钢筋混凝土梁损伤程度和疲劳幅值影响,对CFRP布加固损伤钢筋混凝土梁界面的粘结性能进行疲劳试验研究,探讨CFRP布-混凝土界面在疲劳荷载作用下的粘结应力分布以及加固后试验梁的疲劳粘结性能。结果表明:试验梁初始损伤程度和疲劳幅值越大,CFRP布-混凝土界面的粘结性能越差,疲劳寿命越小;当疲劳幅值超过0. 6时,加固梁的疲劳寿命急剧下降,发生脆性疲劳粘结破坏。     

受火后钢筋混凝土吊车梁加固方法的试验研究

为研究受火后钢筋混凝土吊车梁的维修加固方法,开展了粘贴CFRP布和粘贴钢板加固受火后足尺吊车梁受力性能的试验研究、理论分析和有限元分析。结果表明：未受火对比试件发生受拉区钢筋屈服、受压区混凝土压碎破坏;粘贴CFRP布加固试件的主要破坏模式为受拉区钢筋屈服和CFRP布拉断;粘贴钢板加固试件的主要破坏模式为受拉区钢筋和加固钢板受拉屈服以及受压区混凝土压碎。对于ISO 834等效受火60min后钢筋混凝土吊车梁,粘贴钢板加固效果优于粘贴CFRP布;ISO 834等效受火60min和90min后的钢筋混凝土吊车梁采用CFRP布加固后,极限荷载接近。加固后钢筋混凝土吊车梁试件跨中截面混凝土应变发展规律在混凝土腹板垂直裂缝完全发展前基本符合平截面假定。受火后加固试件的位移延性系数较未加固对比试件有所降低,粘贴钢板加固试件降低稍大。加固的受火后钢筋混凝土吊车梁极限荷载计算结果和有限元结果与试验结果误差绝对值为0.4%~7.8%,满足工程精度要求。     

碳纤维布加固钢筋混凝土吊车梁的疲劳损伤机理及损伤累积性能研究

以碳纤维布(CFRP)加固损伤钢筋混凝土吊车梁的抗弯疲劳试验研究为基础,分析了加固吊车梁中钢筋疲劳破坏产生的原因,揭示了CFRP加固钢筋混凝土吊车梁的疲劳破坏机理。建立了碳纤维布加固钢筋混凝土吊车梁的疲劳累积损伤模型,并根据所建立的吊车梁的疲劳累积损伤模型,对本文试件进行了疲劳损伤程度分析。研究表明,采用CFRP加固钢筋混凝土吊车梁的剩余抗弯刚度来度量其疲劳损伤变量,具有明确的物理意义。在此基础上,建立的疲劳损伤演化方程能够准确模拟CFRP加固钢筋混凝土吊车梁的疲劳损伤破坏过程。